Паливо на основі водню

Настоящее изобретение относится к топливной промышленности и более точно к топливу на основе водорода. Названное топливо может быть широко использовано в энергетических установках, в частности в газовых двигателях внутреннего сгорания, и в газотурбинных установках. В настоящее время наиболее перспективным является топливо на основе водорода. Это объясняется двумя обстоятельствами. Во-первых, топливо на основе водорода экологично по сравнению с топливом на основе углеводородов. Во-вторых, водород может производиться автономными станциями путем электролиза воды, что обеспечивает благоприятный режим работы реактора из-за постоянной нагрузки, создавая тем самым большую безопасность АЭС. Кроме того, по мере совершенствования технологии производства и эксплуатации водорода, а также повышения цены на углеводородное топливо (истощение запасов в природе) топливо на основе водорода будет обходиться дешевле углеводородного топлива даже без учета затрат на восстановление экологии, при использовании углеводородного топлива. Известно использование водорода в качестве топлива. Такое топливо используется в газо-турбинных установках. Использование же его в двигателях внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием (обычный тип газового двигателя, находящегося в широкой эксплуатации) ограничено из-за следующих негативных особенностей, возникающих при сгорании водорода в двигателе. Первая - "жесткость" в работе. Двигатель испытывает ударную нагрузку, напоминающую детонационную, что снижает надежность и мощность двигателя. Вторая -возможность возгорания смеси водорода с воздухом во всасывающем патрубке, что приводит к нарушению устойчивости работы двигателя вплоть до его остановки. Поэтому приходится работать на alpha> 2,0. Это компенсирует нестабильность работы двигателя, но снижает его мощность до 40%. Упомянутые обстоятельства связаны с высокой скоростью сгорания водородо-воздуш" ной смеси до 270 м/с (скорость сгорания бензино-воздушной смеси составляет 30-40 м/с). Для устранения этих негативных явлений в состав топлива вводят различные добавки. Такими добавками могут служить воздух, вода. Так, например, известно топливо на основе водорода» в котором в качестве добавки используют воду [1]. Благодаря введению воды скорость сгорания смеси топлива е воздухом значительно снижается, однако при этом снижается и эффективность использования топлива из-за большой теплоемкости воды, что отрицательно сказывается и на мощности двигателя. Кроме того, при использовании такого топлива энергетические установки имеют сложную конструкцию, так как требуются отдельные емкости и магистрали для хранения и подачи компонентов топлива. Известно также топливо, полученное путем смешения водорода, воздуха и бензина. Это топливо имеет достаточно низкую скорость сгорания, однако при его использовании также требуется сложная система подачи компонентов топлива [2]. В основу изобретения положена задача создать такое топливо на основе водорода, которое имело бы незначительную скорость сгорания, было бы взрывоопасным, экологически чистым, удобным в применении. Эта задача решается тем, что предлагается такое топливо на основе водорода, включающее воздух, и углерод, в котором, согласно изобретению, в качестве углеводорода оно содержит непредельный углеводород С2-С4 при следующем соотношении компонентов в об. %: Выбранное количество воздуха и водорода в составе предлагаемого топлива обеспечивает необходимый предел для воспламенения водородо-воздушной смеси. Содержание воздуха свыше 1 об,% в составе топлива приводит к потере его полезного объема, не влияя при этом на время, необходимое для воспламенения рабочей водород-но-воздушной смеси (время индукции). В качестве непредельных углеводородов можно использовать, например, этилен, пропилен, бутилен. Углеводороды могут быть как нормальные, так и изостроения. Известно использование насыщенных углеводородов в составе различных топлив. Как правило, они применяются как разбавители с целью снижения концентрационных пределов воспламенения топлива и регулирования скорости сгорания водородо-воздушной смеси. Действие этих углеводородов эффективно только в больших количествах (правило Ле-Шателье). Известно также, что непредельные углеводороды с воздухом обладают также как смесь насыщенных углеводородов с воздухом взрывоопасными свойствами. Следовательно бы ожидать, что при добавлении ненасыщенных углеводородов в смесь водород с воздухом они должны бы вести себя как насыщенные углеводороды. Однако, обладая указанными взрывоопасными свойствами в сочетании с воздухом, выбранные непредельные углеводороды в составе предлагаемого топлива неожиданно сужают концентрационный предел воспламенения водородо-воздушной смеси, так как в данном топливе они выполняют роль ингибитора горения водородо-воздушной смеси. Кроме того, водород проявляет также ингибирующие свойства по отношению к смеси воздух.- выбранный ненасыщенный углеводород. Предлагаемое топливо на основе водорода имеет широкое применение. Его можно использовать в двигателях внутреннего сгорания, в газотурбинных установках. При использовании предлагаемого топлива значительно снижается скорость горения рабочей смеси. Это топливо обладает большой массой и объемной теплотворной способностью благодаря наличию в его составе выбранных непредельных углеводородов. Они повышают теплотворную способность топлива в среднем на 18% по сравнению с топливом, состоящим из водорода. Топливо позволяет устойчиво работать при а < 1,5 вплоть до о?" 0,9-1,0, повышая тем самым мощность энергетической установки в 2 раза. Топливо экологически чисто, оно взрывоопасно по сравнению с известными топливами на основе водорода. Его можно хранить на складе, но оно может быть также получено в процессе работы двигателя. Способ получения предлагаемого топлива прост в технологическом исполнении и осуществляется следующим образом. Предлагаемое топливо получают традиционным способом путем смешения компонентов топлива по обычной технологии смешения газов. Для лучшего понимания настоящего изобретения проводятся следующие конкретные примеры. Примеры 1-5, 6-10, 11-16 приведены в таблицах 1, 2, 3 соответственно. В таблицах указаны содержание компонентов топлива. Содержание компонентов топлива и воздуха, необходимого для горения топлива, коэффициент избытка воздуха ( а) и способность к воспламенению топлива. Из приведенных в таблицах данных видно, что предлагаемое топливо взрывоопасно. В нем можно варьировать скорость горения за счет количества непредельных углеводородов, введенного в состав топлива. Результаты одинаковы для предельных углеводородов нормального и изобретения.